CN218991623U - 一种适用于大断面地铁隧道改进crd法施工的支护结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种适用于大断面地铁隧道改进CRD法施工的支护结构，包括设置在施工隧道顶端的第一支护结构与设置在施工隧道底端的第二支护结构，且所述施工隧道内壁设有衬砌；第一支护结构包括管幕结构与若干帷幕结构，所述管幕结构设置在施工隧道顶端的衬砌外侧，且管幕结构的两侧设有帷幕结构；并依次对所述第一开挖槽部、第二开挖槽部、第三开挖槽部以及第四开挖槽部进行开挖形成洞体结构，且洞体结构内部设有第二支护结构；第二支护结构包括临时仰拱与临时竖撑；解决了在施工做二次衬砌时，必须拆除用于支撑隧道顶部初期支护的中间支护，由于断面过大，拆除中间支护时，隧道拱顶难以确保地层及围岩稳定性，容易导致隧道顶部塌陷的问题。

Description

一种适用于大断面地铁隧道改进CRD法施工的支护结构

技术领域

本实用新型涉及隧道及地下工程领域，尤其涉及一种适用于大断面地铁隧道改进CRD法施工的支护结构。

背景技术

随着地铁施工技术的不断进步，地下工程界不断创新，提出了许多法浅埋暗挖施工方法，在地铁隧道施工中，大断面开挖一般采用中隔墙法(CD法)或交叉中隔墙法(CRD法)，CD法是在软弱围岩大跨度隧道中，先分部开挖隧道的一侧，并施作中隔壁，然后再分部开挖另一侧的施工方法。CRD法是在软弱围岩大跨度隧道中，先分部开挖隧道一侧，施作中隔壁和横隔板，再分部开挖隧道另一侧，并完成横隔板施工的施工方法，也就是将隧道分成四个断面进行开挖。当遇到断面跨度过大时，由于采CD法和CRD法施工，在跨度上均是采用两次分割开挖的方法，存在每次开挖断面跨度过大的问题，在开挖施工过程中，容易出现隧道顶部塌陷。

由于隧道断面开挖完成后，为了避免隧道顶部塌陷需要先做初期支护，其中包括用于隧道顶部的中间支护，在施工做二次衬砌时，必须拆除初期支护的中间支护，由于断面过大，拆除中间支护时，隧道拱顶难以确保地层及围岩稳定性，容易导致隧道顶部塌陷，造成施工安全事故。

发明内容

本实用新型提供一种适用于大断面地铁隧道改进CRD法施工的支护结构，以克服在施工做二次衬砌时，必须拆除用于支撑隧道顶部初期支护的中间支护，由于断面过大，拆除中间支护时，隧道拱顶难以确保地层及围岩稳定性，容易导致隧道顶部塌陷，造成施工安全事故的问题。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种适用于大断面地铁隧道改进CRD法施工的支护结构，包括设置在施工隧道顶端的第一支护结构与设置在施工隧道底端的第二支护结构，且所述施工隧道内壁设有衬砌；

所述第一支护结构包括管幕结构与若干帷幕结构，所述管幕结构设置在施工隧道顶端的衬砌外侧，且所述管幕结构的两侧设有帷幕结构；

所述施工隧道的掌子面设有第一开挖槽部、第二开挖槽部、第三开挖槽部以及第四开挖槽部，依次对所述第一开挖槽部、第二开挖槽部、第三开挖槽部以及第四开挖槽部进行开挖形成洞体结构，且所述洞体结构内部设有第二支护结构；

所述第二支护结构包括临时仰拱与临时竖撑；

所述临时仰拱的两端与所述施工隧道两侧的衬砌固定连接；所述临时竖撑的一端与施工隧道底部的衬砌固定连接，所述临时竖撑的另一端与临时仰拱固定连接。

进一步的，所述管幕结构包括若干相邻设置的管幕单体；

所述管幕单体包括管幕本体、管幕母锁扣以及与管幕母锁扣相适配的管幕公锁扣，所述管幕母锁扣与管幕公锁扣分别固定安装在管幕本体的两侧；

且所述管幕单体的管幕公锁扣与相邻管幕单体的管幕母锁扣适配连接。

进一步的，所述管幕本体为钢管，且相邻所述管幕本体的圆心均处于管幕中心环向轴线上；

所述管幕母锁扣包括第一锁扣件与第二锁扣件，所述第一锁扣件与第二锁扣件设置在所述管幕中心环向轴线的两侧；

所述管幕公锁扣包括第三锁扣件与第四锁扣件，所述第三锁扣件与第四锁扣件设置在所述管幕中心环向轴线的两侧。

进一步的，所述管幕本体还设有管幕注浆泄压管、注浆管以及封堵板；

所述封堵板固定安装在管幕本体的一端，且所述注浆管贯通封堵板与管幕本体内部连通，所述管幕本体的一侧安装有管幕注浆泄压管。

进一步的，所述管幕单体与施工隧道外侧的掌子面之间设有速凝剂涂覆层。

进一步的，所述第二支护结构还包括锚杆；

所述锚杆对称固定设置在施工隧道的两侧，且位于施工隧道底部的衬砌所在平面与临时仰拱所在平面之间。

进一步的，所述临时仰拱与临时竖撑均由若干横筋与纵筋固定连接，并浇筑混凝土构成。

进一步的，所述帷幕结构包括第一排帷幕注浆孔、第二排帷幕注浆孔、第三排帷幕注浆孔以及第四排帷幕注浆孔；

所述第一排帷幕注浆孔与第二排帷幕注浆孔开设在所述施工隧道的掌子面上，所述第三排帷幕注浆孔设置在所述施工隧道顶部的衬砌上，所述第四排帷幕注浆孔设置在管幕结构的外侧。

有益效果：本实用新型提供了一种适用于大断面地铁隧道改进CRD法施工的支护结构，通过在施工隧道设置第一支护与第二支护，并采用帷幕结构与管幕结构相结合的支护结构对施工隧道掌子面的粗砂、粗砾砂及强风化凝灰岩进行加固，帷幕结构能够有效处理富水地层涌水量大、水压高、流速快且施工难度大的难题，管幕结构在施工过程中能够有效的控制周围构筑物、地表及管线的沉降和变形，帷幕结构与管幕结构相结合减少了CRD法施工过程中的临时竖撑的数量，并在大断面地铁隧道CRD法开挖及临时支撑拆除时减少了施工工作量，同时避免了施工隧道顶部难以确保地层及围岩稳定性，容易导致隧道顶部塌陷，造成施工安全事故的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一种适用于大断面地铁隧道改进CRD法施工的支护结构示意图；

图2为本实用新型一种适用于大断面地铁隧道改进CRD法施工的支护结构的管幕结构示意图；

图3为本实用新型一种适用于大断面地铁隧道改进CRD法施工的支护结构的部分剖视图；

图4为本实用新型一种适用于大断面地铁隧道改进CRD法施工的支护结构的封堵板的主视图；

图5为本实用新型一种适用于大断面地铁隧道改进CRD法施工的支护结构的封堵板的侧视图。

图中：1、施工隧道；11、第一开挖槽部；12、第二开挖槽部；13、第三开挖槽部；14、第四开挖槽部；2、第一支护结构；21、管幕结构；211、管幕本体；212、管幕母锁扣；2121、第一锁扣件2121；2122、第二锁扣件；213、管幕公锁扣；2131、第三锁扣件；2131、第四锁扣；22、帷幕结构；221、第一排帷幕注浆孔；222、第二排帷幕注浆孔；223、第三排帷幕注浆孔；224、第四排帷幕注浆孔；3、第二支护结构；31、临时仰拱；32、临时竖撑；4、管幕中心环向轴线；5、管幕注浆泄压管；6、注浆管；7、封堵板；8、速凝剂涂覆层；9、锚杆；10、衬砌。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实施例提供了一种适用于大断面地铁隧道改进CRD法施工的支护结构，如图1所示，包括设置在施工隧道1顶端的第一支护结构2与设置在施工隧道1底端的第二支护结构3，且所述施工隧道1内壁设有衬砌10；所述第一支护结构2包括管幕结构21与若干帷幕结构22，所述管幕结构21设置在施工隧道1顶端的衬砌10外侧，且所述管幕结构21的两侧设有帷幕结构22；所述帷幕结构22包括第一排帷幕注浆孔221、第二排帷幕注浆孔222、第三排帷幕注浆孔223以及第四排帷幕注浆孔224，所述第一排帷幕注浆孔221与第二排帷幕注浆孔222开设在所述施工隧道1的掌子面上，所述第三排帷幕注浆孔223设置在所述施工隧道1顶部的衬砌10上，所述第四排帷幕注浆孔224设置在管幕结构21的外侧。所述施工隧道1的掌子面设有第一开挖槽部11、第二开挖槽部12、第三开挖槽部13以及第四开挖槽部14，依次对所述第一开挖槽部11、第二开挖槽部12、第三开挖槽部13以及第四开挖槽部14进行开挖形成洞体结构，且所述洞体结构内部设有第二支护结构3；所述第二支护结构3包括临时仰拱31与临时竖撑32；所述临时仰拱31的两端与所述施工隧道1两侧的衬砌10固定连接；所述临时竖撑32的一端与施工隧道1底部的衬砌10固定连接，所述临时竖撑32的另一端与临时仰拱31固定连接。

在施工隧道1的围岩开挖前，首先在施工隧道1的顶端设置第一支护结构2，再分别对帷幕结构22与管幕结构21进行注浆，所述帷幕结构22的注浆加固范围为隧道开挖轮廓线外3m，帷幕结构22注浆沿隧道掘进方向以18m为一循环段，并实施设置四排帷幕注浆孔，注浆孔布置由工作面向开挖方向呈辐射状，即所述注浆孔的圆心处于同一弧线上，注浆孔均匀布置成圆形圈，保证注浆充分留存孔径内，不留死角，其中注浆液扩散半径1.2～1.5m。所述施工隧道1的顶部为拱形，钻孔采用拱部环形布孔，施工中可根据自身机械配置，为方便施工可对开孔位置进行调整，但应保证钻孔的终孔位置与数量。且注浆材料采用水泥浆、水泥-水玻璃双浆液(浆液浓度应根据隧道围岩条件加以调整；初拟为C:S＝1:(0.6～1.0)(体积比)，水泥浆水灰比0.8:1～1:1，水玻璃模数2.6～2.8，水玻璃浓度30～40％)。

帷幕结构22注浆完成后进行管幕结构21的支护设置，所述管幕结构21采用导向顶管跟进螺旋出土工法进行管幕施工，该施工工艺能够有效的控制地层沉降，其主要施工设备为液压系统，施工中振动和噪音较小，即采用液压顶进系统，螺旋钻杆在管幕钢管内出土，根据沉降控制标准和地层情况及测量数据，可以通过调整控制方向系统，调整钻头与钢管的相对位置，做到超前成孔或滞后出土，将Φ299钢管顶入设计位置，直至全部钢管铺设完成。管内水泥浆液灌注参数：管幕结构21的钢管的注浆端用封闭，并预留注浆孔，注浆孔管径φ25mm，安装阀门，且掌子面必须进行喷锚封闭，相邻钢管的锁扣位置使用速凝剂封闭，并预留管幕注浆泄压管5，管内填充灌注水泥浆液，水泥浆液采用P.042.5水泥拌制，水灰比为0.8:1，管内灌注压力在0.2～0.5MPa之间，且每隔2小时对钢管进行补充灌注水泥浆液，保证钢管内充盈。其中管幕结构的施工方法、施工设备以及控制系统均为现有公知技术，并非本申请的发明点，在此不再赘述。

最后，开始进行施工隧道1掌子面掘进工作，首先，对第一开挖槽部11进行挖掘，开挖完成后，设置施工隧道1一侧的临时仰拱31与内壁衬砌10，然后，再对第二开挖槽部12进行挖掘，挖掘完成后设置临时竖撑32与施工隧道1底部的衬砌10，其次，再对第三开挖槽部13进行挖掘，开挖完成后，设置施工隧道1另一侧的临时仰拱31与内壁衬砌10，最后，对第四开挖槽部14进行挖掘，开挖完成后，设置施工隧道1底部的衬砌10，施工隧道1开挖贯通后，依次对施工隧道1内掌子面的第一排帷幕注浆孔221、第二排帷幕注浆孔222以及第三排帷幕注浆孔223进行拆除，并设置施工隧道1顶部的衬砌10，然后再进行临时仰拱31与临时竖撑32拆除，首先拆除临时仰拱31，再进行临时竖撑32的拆除，由于减少了施工隧道1上断面的临时竖撑的安装，在施工过程中，确保施工隧道顶部地层及围岩稳定性，避免隧道顶部塌陷的安全问题的同时，很大程度上减少了拆除过程中的难度和效率。

在具体实施例中，如图2所示，所述管幕结构21包括若干相邻设置的管幕单体；所述管幕单体包括管幕本体211、管幕母锁扣212以及与管幕母锁扣212相适配的管幕公锁扣213，所述管幕母锁扣212与管幕公锁扣213分别固定安装在管幕本体211的两侧；且所述管幕单体的管幕公锁扣213与相邻管幕单体的管幕母锁扣212适配连接，保证了管幕结构21的连接紧密性，保证了施工隧道1周围的岩土或构筑物的牢固性。

在具体实施例中，所述管幕本体211为Φ299mm的钢管，且相邻所述管幕本体211的圆心均处于管幕中心环向轴线4上；所述管幕母锁扣212包括第一锁扣件2121与第二锁扣件2122，所述第一锁扣件2121与第二锁扣件2122为角钢，且设置在所述管幕中心环向轴线4的两侧；所述管幕公锁扣213包括第三锁扣件2131与第四锁扣件2132，所述第三锁扣件2131与第四锁扣件2132为角钢，且设置在所述管幕中心环向轴线4的两侧，管幕注浆过程中，使水泥浆液能充分地充满钢管内部，保证了管幕结构21的结构强度。

在具体实施例中，如图3所示，所述管幕本体211还设有管幕注浆泄压管5、注浆管6以及封堵板7；所述封堵板7固定安装在管幕本体211的一端，防止水泥注浆液注入过程中流出管幕本体211，造成资源浪费，如图4至图5所示，且所述注浆管6贯通封堵板7的安装孔71与管幕本体211内部连通，所述管幕本体211的一侧安装有管幕注浆泄压管5。所述注浆管6的一端贯通封堵板7伸至管幕本体211的底端，根据管幕本体211的管径与水泥注浆液的注浆速率，在注浆的同时，控制注浆管6的向外移动的速度，保证水泥注浆液的充分注入，而管幕注浆泄压管5的设置并配置有安装阀门，保证了管幕本体211内大气压力的恒定，便于顺利的进行注浆过程。其中，注浆过程中，对注浆管6移动速度以及注浆量的控制均为现有公知技术，本非本申请的发明点，在此不再赘述。

在具体实施例中，所述管幕单体与施工隧道1外侧的掌子面之间设有速凝剂涂覆层8，且速凝剂为DS-6液体无碱速凝剂。掌子面外侧进行喷锚封闭，且速凝剂涂覆层8用于密封，隔绝外部空气、水或其他外来物对管幕单体造成腐蚀或损坏，保证了各管幕单体之间的连接强度。

在具体实施例中，如图1所示，所述第二支护结构3还包括锚杆9；所述锚杆9对称固定设置在施工隧道1的两侧，增强衬砌10与施工隧道1外部围岩的牢固连接，且位于施工隧道1底部的衬砌10所在平面与临时仰拱31所在平面之间。所述临时仰拱31与临时竖撑32均由若干横筋与纵筋固定连接，并浇筑混凝土构成，保证了临时仰拱31与临时竖撑32的承载能力，保证了施工过程空的作业人员的人身安全。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种适用于大断面地铁隧道改进CRD法施工的支护结构，其特征在于，包括设置在施工隧道(1)顶端的第一支护结构(2)与设置在施工隧道(1)底端的第二支护结构(3)，且所述施工隧道(1)内壁设有衬砌(10)；

所述第一支护结构(2)包括管幕结构(21)与若干帷幕结构(22)，所述管幕结构(21)设置在施工隧道(1)顶端的衬砌(10)外侧，且所述管幕结构(21)的两侧设有帷幕结构(22)；

所述施工隧道(1)的掌子面设有第一开挖槽部(11)、第二开挖槽部(12)、第三开挖槽部(13)以及第四开挖槽部(14)，依次对所述第一开挖槽部(11)、第二开挖槽部(12)、第三开挖槽部(13)以及第四开挖槽部(14)进行开挖形成洞体结构，且所述洞体结构内部设有第二支护结构(3)；

所述第二支护结构(3)包括临时仰拱(31)与临时竖撑(32)；

所述临时仰拱(31)的两端与所述施工隧道(1)两侧的衬砌(10)固定连接；所述临时竖撑(32)的一端与施工隧道(1)底部的衬砌(10)固定连接，所述临时竖撑(32)的另一端与临时仰拱(31)固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种适用于大断面地铁隧道改进CRD法施工的支护结构，其特征在于，所述管幕结构(21)包括若干相邻设置的管幕单体；

所述管幕单体包括管幕本体(211)、管幕母锁扣(212)以及与管幕母锁扣(212)相适配的管幕公锁扣(213)，所述管幕母锁扣(212)与管幕公锁扣(213)分别固定安装在管幕本体(211)的两侧；

且所述管幕单体的管幕公锁扣(213)与相邻管幕单体的管幕母锁扣(212)适配连接。

3.根据权利要求2所述的一种适用于大断面地铁隧道改进CRD法施工的支护结构，其特征在于，所述管幕本体(211)为钢管，且相邻所述管幕本体(211)的圆心均处于管幕中心环向轴线(4)上；

所述管幕母锁扣(212)包括第一锁扣件(2121)与第二锁扣件(2122)，所述第一锁扣件(2121)与第二锁扣件(2122)设置在所述管幕中心环向轴线(4)的两侧；

所述管幕公锁扣(213)包括第三锁扣件(2131)与第四锁扣件(2132)，所述第三锁扣件(2131)与第四锁扣件(2132)设置在所述管幕中心环向轴线(4)的两侧。

4.根据权利要求3所述的一种适用于大断面地铁隧道改进CRD法施工的支护结构，其特征在于，所述管幕本体(211)还设有管幕注浆泄压管(5)、注浆管(6)以及封堵板(7)；

所述封堵板(7)固定安装在管幕本体(211)的一端，且所述注浆管(6)贯通封堵板(7)与管幕本体(211)内部连通，所述管幕本体(211)的一侧安装有管幕注浆泄压管(5)。

5.根据权利要求2所述的一种适用于大断面地铁隧道改进CRD法施工的支护结构，其特征在于，所述管幕单体与施工隧道(1)外侧的掌子面之间设有速凝剂涂覆层(8)。

6.根据权利要求1所述的一种适用于大断面地铁隧道改进CRD法施工的支护结构，其特征在于，所述第二支护结构(3)还包括锚杆(9)；

所述锚杆(9)对称固定设置在施工隧道(1)的两侧，且位于施工隧道(1)底部的衬砌(10)所在平面与临时仰拱(31)所在平面之间。

7.根据权利要求1所述的一种适用于大断面地铁隧道改进CRD法施工的支护结构，其特征在于，所述临时仰拱(31)与临时竖撑(32)均由若干横筋与纵筋固定连接，并浇筑混凝土构成。

8.根据权利要求1所述的一种适用于大断面地铁隧道改进CRD法施工的支护结构，其特征在于，所述帷幕结构(22)包括第一排帷幕注浆孔(221)、第二排帷幕注浆孔(222)、第三排帷幕注浆孔(223)以及第四排帷幕注浆孔(224)；

所述第一排帷幕注浆孔(221)与第二排帷幕注浆孔(222)开设在所述施工隧道(1)的掌子面上，所述第三排帷幕注浆孔(223)设置在所述施工隧道(1)顶部的衬砌(10)上，所述第四排帷幕注浆孔(224)设置在管幕结构(21)的外侧。

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